Экология: конспект лекций - Анатолий Горелов

Одни экологи объясняют изменения численности популяций тем, что в условиях перенаселенности возникает стресс, который влияет на репродуктивный потенциал и устойчивость к заболеваниям и другим воздействиям. Комплекс таких изменений нередко вызывает стремительное падение плотности популяции – «адаптационный синдром», препятствующий слишком сильным флуктуациям, которые могли бы нарушить функционирование экосистемы и угрожать выживанию вида. Другие экологи объясняют изменения численности популяций истощением ресурсов и уменьшением количества пищи и ее питательной ценности.

Изучение динамики численности популяций выявило так называемые «всплески» плотности с уменьшающейся во времени амплитудой, которые должны наблюдаться, по мнению экологов, и в человеческих популяциях, если регуляция их численности осуществляется только вследствие «самоперенаселения» (т. е. если отсутствует «внешнее» регулирование, например планирование семьи). Это особенно опасно, когда растет общее население Земли и человек, как обычно, не задумывается о будущем, а действует на основе ситуации в данный момент. В то же время популяция человека является единственной, для которой установлена положительная корреляция между плотностью популяции и скоростью роста.

Известна и такая зависимость: флуктуации плотности популяций сильнее выражены в относительно простых экосистемах, в которых в сообщество включено мало популяций. Человек уменьшает видовое разнообразие биосферы и, стало быть, если эта зависимость относится к нему, способствует увеличению флуктуаций своей численности. Это вызывает опасения, что экологическая катастрофа может быть для человека более сильной, чем для любого другого вида.

Ю. Одум предлагает следующий принцип: «Чем выше уровень организации и зрелости сообщества и чем стабильнее условия, тем меньше амплитуда флуктуаций плотности со временем» (Ю. Одум. Основы... с. 244). Это можно рассматривать и как призыв к человечеству сознательно регулировать свою численность.

Кривые роста популяций показывают, что рост внезапно останавливается, когда популяция исчерпывает свои ресурсы (пища, жизненное пространство), резко меняются климатические условия и т. д. После того как внешний предел окажется достигнутым, плотность популяции может либо некоторое время оставаться на данном уровне, либо сразу же резко падает. Причем по мере увеличения плотности популяции усиливается действие неблагоприятных факторов (сопротивление среды). Это проявление триггерного эффекта. Такой же результат получен группой Д. Медоуза на моделях мира (см. главу 9).

Популяции имеют тенденцию эволюционировать таким образом, чтобы достигнуть состояния саморегуляции. При этом естественный отбор действует в направлении максимального повышения качества среды обитания особи и уменьшает вероятность гибели популяции. У человека отсутствует такая естественная регуляция, потому что не действует в человеческом обществе, по крайней мере в таком объеме, естественный отбор, и он должен создавать искусственную регуляцию.

Изменяя экосистемы, человек нарушает региональное равновесие в природе, экосистемы становятся неустойчивыми, не способными к самоподдержанию и саморегуляции и перестают обеспечивать человеку нормальный газообмен, очистку вод, круговороты питательных веществ. Человек очень медленно учится быть «предусмотрительным хищником». На него уже не действуют биологические механизмы регуляции, но он еще не научился сознательно регулировать свою численность и количество потребляемых им ресурсов. Этот зазор между ослаблением биологических механизмов и недостаточным ростом сознания и является, по мнению многих экологов, основной причиной экологического кризиса.

5.4. Соотношение равновесия и эволюции

Итак, в природе существуют и равновесие, и эволюция. В каком случае эволюция может быть устойчивой? Механизм, ответственный за эволюцию живой природы, получил название гомеореза. Он дает возможность переходить из одного устойчивого состояния в другое через неравновесные точки (как бы «с кочки на кочку»), тем самым проявляя такую отличительную особенность живых тел, как их способность поддерживать устойчиво неравновесное состояние. Речь идет об устойчивом неравновесии, потому что, как показала синергетика, именно неравновесие ведет к развитию, т. е. к созданию качественно нового.

Под воздействием внешних изменений система переходит от одного состояния устойчивого равновесия к другому. Это называют устойчивым развитием. Многочисленные научные данные показывают, что экологическая обстановка на нашей планете не была всегда одной и той же. Более того, она испытывала резкие перемены, отражавшиеся на всех ее компонентах. Одно из таких глобальных изменений произошло, по-видимому, на начальном этапе развития жизни на Земле, когда в результате деятельности живого вещества атмосфера резко изменилась, в ней появился кислород, и тем самым была обеспечена возможность дальнейшего становления и распространения жизни. Жизнь создала нужную ей атмосферу. В процессе своей эволюции живое вещество, преображаясь само и изменяя косную материю, сформировало биосферу. Процесс эволюции идет через накопление и разрешение противоречий между отдельными компонентами биосферы, и периоды резкого обострения противоречий могут быть названы экологическими кризисами (по другой терминологии – «биоценотическими кризисами», «геологическими катастрофами»).

Рассмотрим более подробно пример с созданием кислородной атмосферы. Ультрафиолетовое излучение Солнца, губительное для жизни, породило химическую эволюцию, приведшую к возникновению аминокислот. Процессы разложения водяного пара под действием ультрафиолета привели к образованию кислорода и создали слой озона, который препятствовал дальнейшему проникновению ультрафиолетовых лучей на Землю. В этом случае действует тот же механизм, что и в сукцессии, когда один вид создает благоприятные условия для существования других видов. Пока не было атмосферного кислорода, жизнь могла развиваться только под защитой слоя воды, который не должен был быть очень большим, чтобы поступало видимое излучение и органическая пища. Таковой было мало, и давление отбора привело к возникновению фотосинтеза. Как в звездных системах один механизм выполняет несколько функций – звезды вырабатывают химические элементы и одновременно свет, – так фотосинтез дает органическое вещество и кислород. Первые многоклеточные организмы появились, когда содержание кислорода достигло в атмосфере 3 % от нынешнего. Создание кислородной атмосферы привело к новому состоянию устойчивого равновесия. Так, благодаря способности зеленых растений моря продуцировать такое количество кислорода, которое превышало потребности в нем всех организмов, оказалось возможным заселение живыми существами за сравнительно короткое время всей Земли. Произошел популяционный взрыв. В результате потребление кислорода догнало его образование на отметке 20 %. Затем наблюдались подъемы и падения в содержании кислорода, и повышение содержания углекислого газа послужило толчком к созданию запасов ископаемого топлива. Это тоже экологический кризис в истории развития жизни. Впоследствии отношение кислорода к углекислому газу пришло в колебательно стационарное состояние. Избыток углекислого газа в результате промышленной деятельности может сделать это состояние опять нестабильным. В связи с этим появилась концепция «возврата к естественному равновесию».

Если под естественным равновесием понимать сохранение существующих циклов круговорота в природе, то в общем плане это, видимо, столь же невозможно, сколь невмешательство в природу вообще. Возвращение к естественному равновесию невозможно из-за действия самих природных законов (например, второго начала термодинамики), оно нарушается в процессе любой человеческой деятельности. Известный эволюционный закон гласит, что эволюция необратима. Поэтому возвращение к естественному равновесию, существовавшему до появления человека или даже до второй половины ХХ века, попросту невозможно.

Сторонники возврата к естественному равновесию недостаточно учитывают то обстоятельство, что возрастающая техническая мощь человека увеличивает его способность противостоять природным катастрофам – землетрясениям, извержениям вулканов, резким изменениям климата и т. п., с которыми он пока не в силах справиться. В более общем плане можно сказать, что всегда были и будут воздействия со стороны природы на социокультурную систему, от которых общество захочет себя оградить. С таким обстоятельством всегда надо считаться, учитывая активный характер функционирования природы. В соответствии с одним из положений кибернетики, если система не будет воздействовать на внешние параметры, они выведут существенные переменные системы из устойчивого положения. С кибернетической точки зрения общество можно представить как самоуправляемую систему, которая осуществляет два типа поведения. Во-первых, она противодействует стремлению внешних параметров вывести существенные переменные системы из состояния равновесия, во-вторых, она воздействует на внешние параметры для того, чтобы обеспечивать осуществление каких-либо целей и перейти к другому состоянию. Если бы главной заботой человека было «выживание», он ограничился бы действием первого рода, но человек ставит перед собой и иные цели, которые могут даже входить в противоречие с целью «выживания».